《2025年5年高考3年模拟高中化学全一册人教B版》

26.(2024黑、吉、辽,17,14分)某实验小组为实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化，设计实验方案如下:
　　　　
　I.向50mL烧瓶中分别加入5.7mL乙酸(100mmol)、8.8mL乙醇(150mmol)、1.4g$NaHSO_{4}$固体及4~6滴1‰甲基紫的乙醇溶液。向小孔冷凝柱中装入变色硅胶。
　II.加热回流50min后，反应液由蓝色变为紫色,变色硅胶由蓝色变为粉红色,停止加热。
III.冷却后，向烧瓶中缓慢加入饱和$Na_{2}CO_{3}$溶液至无$CO_{2}$逸出，分离出有机相。
　IV.洗涤有机相后,加入无水$MgSO_{4}$,过滤。
V.蒸馏滤液,收集73~78℃馏分,得无色液体6.60g,色谱检测纯度为98.0%。
　回答下列问题:
　(1)$NaHSO_{4}$在反应中起__________作用，用其代替浓$H_{2}SO_{4}$的优点是________________(答出一条即可)。
　(2)甲基紫和变色硅胶的颜色变化均可指示反应进程。变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可______________________________。
　(3)使用小孔冷凝柱承载,而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是____(填标号)。
A.无需分离
　
B.增大该反应平衡常数
　
C.起到沸石作用,防止暴沸
　
D.不影响甲基紫指示反应进程
(4)下列仪器中，分离有机相和洗涤有机相时均需使用的是________(填名称)。
　　　
　(5)该实验乙酸乙酯的产率为____________(精确至0.1%)。
　(6)若改用$C_{2}H_{5}^{18}OH$作为反应物进行反应,质谱检测目标产物分子离子峰的质荷比数值应为________(精确至1)。

答案： 答案 （1）催化 无有毒气体SO₂生成、防止原料被氧化和炭化(其他答案合理即可)
（2）吸收生成的H₂O，促进酯化反应向正反应方向进行，提高乙酸乙酯的产率
（3）AD （4）分液漏斗 （5）73.5% （6）90
解析 （1）NaHSO₄固体体会随着酯化反应生成水的量的增多，逐步电离出H⁺，从而催化反应的进行，即其在反应中起催化作用。（2）乙酸和乙醇生成酯的同时还生成水，变色硅胶吸水变色，可以通过其颜色变化指示反应进程，同时还可以通过吸水而促使可逆的酯化反应向正反应方向进行，提高酯的产率。（3）A项，不直接向反应液中加入变色硅胶，即可省略反应结束后分离硅胶这一步骤，正确；B项，反应的平衡常数只与温度有关，硅胶的加入不会改变平衡常数，错误；C项，小孔冷凝柱与反应液是分开的，不会起到沸石的防暴沸作用，错误；D项，甲基紫指示剂是通过其颜色变化指示溶液中的c(H⁺)变化，如果将变色硅胶加入反应液中，其吸水会影响反应液中的c(H⁺)，从而影响甲基紫对反应进程的指示，正确。（4）该实验中的有机相为液态，分离和洗涤有机相时均会用到分液漏斗；容量瓶为配制一定物质的量浓度的溶液时所用仪器，普通漏斗为过滤操作中所用仪器，洗气瓶为气体除杂操作中所用仪器。（5）反应前加入量：乙酸(100 mmol)、乙醇(150 mmol)，则乙醇过量，乙酸乙酯的理论产量为100 mmol，由题意得，实际产量为$\frac{6.60\ g×98\%}{88\ g/mol}$ = 0.073 5 mol，则该实验乙酸乙酯的产率为$\frac{0.073 5\ mol}{100×10^{-3}\ mol}$×100% = 73.5%。（6）若改用C₂H₅¹⁸OH作反应物，目标产物为CH₃CO¹⁸OC₂H₅，其摩尔质量为90 g·mol⁻¹，则质谱图中目标产物对应的分子离子峰的质荷比数值为90。